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基于AVR单片机的有害气体红外感应及语音警示控制系统

作者:时间:2009-11-10来源:网络收藏

1.1核心控制模块的设计

核心控制器件选用了,其最小系统构成如图2所示。

该模块是系统的核心,当系统到人体,会送出中断信号,得到信号后执行中断,通过串口通信读取浓度,然后到芯片寻址,并控制模块把浓度报告出来。除了基本的外围电路,核心控制模块外主要应用了中断、串行通信和基本的输入、输出功能。

本系统中上位机通过串口实现与通信,然后由单片机进行处理,单片机接受信号后,控制芯片工作,播放相应的语音信息。可选的单片机较多,如、AT89C51等。采用单独的控制芯片的好处是减少主控芯片(CPLD)的工作量,提高系统的性能。我们选用了单片机。是基于RISC(精简指令集计算机)结构的单片机,简称AVR单片机,该系列单片机在吸收PIC及8051单片机优点的基础上,进行了重大改进。与普通的51系列单片机相比,AVR单片机有很多优点。首先给人最直观的就是具有JTAG边界扫描、仿真、编程功能,不会造成以往仿真通过而脱机不行的现象。

1.2模块的设计

该模块相对简单,核心用了红外传感器,只把信号进行了简单处理,送给单片机的中断即可,见图3。

1.3数据读取方式的设计

对数据的读取有两种方法:一种是直接与硬件电路结合,16位二进制数据读取过来,进行整理还原;另一种是通过串口通信,把已经由上位机整理好的数据,通过RS-232协议读取过来。显然,较第1种方法,通过串口的方式避免了对数据重复整理,编程更简单。对整个项目而言,设计更合理,缩短了开发周期。

本系统采用的是串行数据通信方式,接口为RS-232串口,实验证明这种通信方式简单易行,符合本系统要求。本系统采用的是半双工配置,它要求下位机和主机控制器双方都具有独立的发送和接收能力。

接收/发送时钟用来控制通信设备接收/发送字符数据速度,该时钟信号通常由微机内部的时钟电路产生。接收数据时,接收器在接收时钟的上升沿对接收数据采样,进行数据位检测。发送数据时,发送器在发送时钟的下降沿将移位寄存器的数据串行移位输出。

接收/发送时钟频率与波特率有如下关系:

式中:Fe为接收/发送时钟频率;n为频率系数,n=1,16,64;vc为收/发波特率。

接收/发送时钟的周期Tc与发送的数据位宽Td之间的关系是:

式中:n=1,16,64。

若取n=16,那么异步传送接收数据实现同步的过程如下:接收器在每一个接收时钟的上升沿采样接收数据线,当发现接收数据线出现低电平时就认为是起始位的开始,以后若在连续的8个时钟周期(因n=16,故Td=16Tc)内检测到接收数据线仍保持为低电平,则确定它为起始位(不是干扰信号)。通过这种方法,不仅能够排除接收线上的噪声干扰,识别假起始位,而且能够相当精确地确定起始位的中间点,从而提供一个准确的时间基准。从这个基准算起,每隔16Tc采样一次数据线,作为输入数据。一般来说,从接收数据线上检测到一个下降沿开始,若其低电平能保持nTc/2(半位时间),则确定为起始位,其后每间隔nTc时间(一个数据位时间)在每个数据位的中间点采样。



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